DE3810678C2 - Permanent magnet with high coercive force and high maximum energy product and process for its production - Google Patents

Permanent magnet with high coercive force and high maximum energy product and process for its production

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DE3810678C2
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Description

Die Erfindung betrifft einen Permanentmagneten, der als Hauptbestandteile Eisen, Platin und Niob und weniger als 0,5 Atom-% Verunreinigungen enthält, wobei der Permanentmagnet eine hohe Koerzitivkraft und ein sehr großes maximales Energieprodukt aufweist. The invention relates to a permanent magnet, which as Main components are iron, platinum and niobium and less than Contains 0.5 atomic% of impurities, the Permanent magnet a high coercive force and very has large maximum energy product.  

Aus der DE 31 44 869 ist ein Permanentmagnet aus einer 34 bis 39,5 Atom-% Platin, Rest Eisen und weniger als 0,5% Verunreinigung enthaltenden Legierung mit hoher Koerzitivkraft und hohem maximalen Ener­ gieprodukt auf der Basis einer binären Eisen-Platin-Über­ struktur-Legierung mit einer homogenen Dispersion der geord­ neten γ₁-Phase vom flächenzentrierten tetragonalen Typ in einer Matrix der ungeordneten γ-Phase vom flächenzen­ trierten kubischen Typ bekannt. Die bekannte Legierung wird bei 900 bis 1400°C und 1 Minute bis 100 Stunden homogeni­ siert, dann in Wasser oder Luft mit 30°C/Minute bis 2000°C/Sekunde abgeschreckt, bei 400 bis 700°C während 1 Minute bis 100 Stunden wiedererhitzt und dann abgekühlt.From DE 31 44 869 is a permanent magnet made from 34 to 39.5 atomic% platinum, Balance iron and less than 0.5% impurity Alloy with high coercive force and high maximum energy A product based on a binary iron-platinum excess structure alloy with a homogeneous dispersion of geord neten γ₁ phase of the face-centered tetragonal type in a matrix of the disordered γ phase from the surface known cubic type. The well-known alloy is at 900 to 1400 ° C and 1 minute to 100 hours homogeneous siert, then in water or air at 30 ° C / minute to Quenched 2000 ° C / second, at 400 to 700 ° C during Reheated for 1 minute to 100 hours and then cooled.

Aufgabe der Erfindung ist es, das maximale Energieprodukt weiter zu erhöhen.The object of the invention is to achieve the maximum To further increase energy product.

Diese Aufgabe wird durch einen Permanentmagneten gemäß Anspruch 1 gelöst.This task is accomplished by a permanent magnet Claim 1 solved.

Der erfindungsgemäße Permanentmagnet hat eine Koerzitivkraft von mehr als 39 800 A · m-1, eine restliche magnetische Flußdichte von mehr als 0,5 T und ein maximales Energieprodukt von größer als 39,8 KJ · m-3. The permanent magnet according to the invention has a coercive force of more than 39 800 A · m -1 , a residual magnetic flux density of more than 0.5 T and a maximum energy product of more than 39.8 KJ · m -3 .

Ein Verfahren zur Herstellung des Permanentmagneten gemäß der Erfindung besteht darin, daß manA method of manufacturing the permanent magnet according to the invention is that one

  • a) die Legierung bei 900 bis 1400°C während 1 Minute bis 10 Stunden homogenisierungsglüht,a) the alloy at 900 to 1400 ° C for 1 minute to 10 Hours of homogenization annealing,
  • b) die Legierung mit 30°C/min bis 2000°C/sec schnell abschreckt,b) the alloy quickly at 30 ° C / min to 2000 ° C / sec discourages
  • c) die Legierung dann auf 450 bis 800°C während 1 Minute bis 500 Stunden wiedererhitzt undc) the alloy then at 450 to 800 ° C for 1 minute reheated up to 500 hours and
  • d) anschließend abkühlt.d) then cools down.

Bei einem weiteren Verfahren wird eine Stufe b1) zwischen dem Abschrecken b) und dem Wiedererhitzen c) der Legierung vorgenommen, bei der eine plastische Bearbeitung der Legierung mit einem Reduktionsverhältnis von mehr als 80% erfolgt. Diese plastische Bearbeitung kann ein Drahtziehen oder ein Walzen sein.Another method is a step b1) between quenching b) and Reheat c) the alloy made at one plastic processing of the alloy with a Reduction ratio of more than 80%. This Plastic processing can be wire drawing or rolling his.

Gemäß einer Ausführungsform erfolgt das Wiederhitzen nach Verfahrensschritt c) bei 550 bis 750°C.According to one embodiment, the reheating takes place after Process step c) at 550 to 750 ° C.

Unter der vorerwähnten unvollständigen gamma 1-Einzelphase die entweder durch die Legierungs-Zusammensetzung oder durch die Wärmebehandlung erzielt wird, ist folgendes zu verstehen: Während die Fe-Pt-binäre Legierung ein vollständig geordnetes Gitter aufweist, wenn die Zusammensetzung Fe : Pt gleich 50 : 50, ausgedrückt durch die Anzahl der Atome, ist, wird bei der vorliegenden Erfindung der Eisengehalt der Legierung etwas erhöht unter Ausbildung des unvollständig geordneten Gitters der gamma 1-Phase. Die unvollständige gamma 1-Phase kann man erhalten mittels einer Wärmebehandlung, die entweder das Abschrecken alleine umfaßt oder eine Kombination von Abschrecken und anschließendem Wiedererhitzen, wobei die Wärmebehandlung das Anfangsstadium der Transformation von der gamma-Phase zur gamma 1-Phase des geordneten Gitters bewirkt.Under the aforementioned incomplete gamma 1 single phase  either by the alloy composition or achieved by the heat treatment is as follows understand: While the Fe-Pt binary alloy one has a fully ordered grid if the Composition Fe: Pt equal to 50:50, expressed by the Number of atoms that is used in the present invention the iron content of the alloy increases somewhat under formation of the incompletely ordered grid of the gamma 1 phase. The incomplete gamma 1 phase can be obtained using a heat treatment that is either quenching alone comprises or a combination of quenching and then reheating, the heat treatment the initial stage of the transformation from the gamma phase to the gamma 1 phase of the ordered grid.

Wird ein Permanentmagnet unter Verwendung einer Legierung der vorerwähnten Zusammensetzung nach einem der vorerwähnten Verfahren ausgebildet, dann ist die Kristallstruktur des Legierungsmagneten entweder eine der nachfolgenden einzelnen Phasen oder zwei Phasen: Die unvollständige gamma 1-Einzelphase des flächenzentrierten, tetragonalen Systems liegt aufgrund entweder der Legierungs-Zusammensetzung oder der auf die Legierung eingewirkten Wärmebehandlung vor, und die zwei Phasen werden aus einer gamma-Phasenmatrix des flächenzentrierten kubischen Systems und einem homogen dispergierten feinen Niederschlag aus der gamma 1-Phase gebildet. Unabhängig davon, ob eine Einzelphasen- oder Zweiphasen-Struktur vorliegt, weist der Permanentmagnet gemäß der Erfindung die gewünschten magnetischen Eigenschaften auf. Becomes a permanent magnet using an alloy the aforementioned composition according to one of the aforementioned Process formed, then the crystal structure of the Alloy magnets either one of the following Phases or two phases: the incomplete gamma 1 single phase of the face-centered, tetragonal Systems lies due to either the alloy composition or the heat treatment applied to the alloy before, and the two phases are made up of a gamma phase matrix of the face-centered cubic system and one homogeneous dispersed fine precipitate from the gamma 1 phase educated. Regardless of whether a single-phase or The permanent magnet has a two-phase structure the desired magnetic properties according to the invention on.  

Nachfolgend werden die Einzelheiten der Erfindung zur Herstellung des vorerwähnten Permanentmagneten Stufe für Stufe beschrieben.The details of the invention are as follows Production of the aforementioned permanent magnet stage for Level described.

(A) Die Ausgangsmaterialien werden so abgemessen, daß sie eine Metallmischung ergeben, die eine Zusammensetzung aus 48 bis 66,9 Atom-% Eisen, 33 bis 47 Atom-% Platin, 0,1 bis 10 Atom-% Niob und weniger als 0,5 Atom-% Verunreinigungen aufweist. Die Metallmischung wird in einem geeigneten Ofen geschmolzen und gründlich gerührt, um eine geschmolzene Legierung mit einer homogenen Zusammensetzung zu erhalten. Dann wird ein Legierungskörper unter Verwendung einer geeigneten Form ausgebildet, und dieser kann dann in die gewünschte Form gebracht werden, z. B. durch Drahtziehen, Schmieden oder Walzen. Der Legierungskörper wird auf 900 bis 1400°C während 1 Minute bis 10 Stunden zum Homogenisierungs­ glühen erhitzt und dann mit einer hohen Geschwindigkeit von schneller als 30°C/Min. aber langsamer als 2000°C/Sek. abgeschreckt. Das Abschreckverfahren wird durchgeführt, um eine der folgenden Strukturen bei Raumtemperatur zu stabilisieren: Nämlich eine Struktur, die dem Anfangsstadium der Transformation von der gamma-Phase des flächenzentrierten kubischen Systems zu der gamma 1-Phase des flächenzentrierten, tetragonalen Systems entspricht oder eine Struktur, die dadurch ausgebildet wird, daß feine Niederschläge der gamma 1-Phase des geordneten Gitters homogen in der gamma-Phasenmatrix des ungeordneten Gitters dispergiert sind. (A) The starting materials are measured so that they make a metal mixture that is a composition from 48 to 66.9 atomic% iron, 33 to 47 atomic% platinum, 0.1 up to 10 atomic% niobium and less than 0.5 atomic% impurities having. The metal mixture is placed in a suitable oven melted and stirred thoroughly to make a melted one Obtain alloy with a homogeneous composition. Then an alloy body is made using a suitable shape, and this can then be in the be brought into the desired shape, e.g. B. by wire drawing, Forging or rolling. The alloy body becomes 900 to 1400 ° C for 1 minute to 10 hours for homogenization glow heated and then with a high speed of faster than 30 ° C / min. but slower than 2000 ° C / sec. deterred. The quenching process will performed one of the following structures at room temperature to stabilize: namely a structure that Initial stage of transformation from the gamma phase of the face centered cubic system to the gamma 1 phase of the face-centered, tetragonal system corresponds to or a structure that is formed by fine Precipitation of the gamma 1 phase of the ordered lattice homogeneous in the gamma phase matrix of the disordered lattice are dispersed.  

(B) Nach dem Abschrecken der obigen Stufe (A) wird der Legierungskörper auf 450 bis 800°C und vorzugsweise 550 bis 750°C während 1 Minute bis 500 Stunden und vorzugsweise 5 Minuten bis 100 Stunden wiedererhitzt, unter Ausbildung von lokalen Spannungen in der festen Lösung, welche das Anfangsstadium der Transformation von der ungeordneten gamma-Phase zu dem geordneten Gitter der gamma 1-Phase bedeuten, wobei diese Transformation bei der hohen Temperatur stattfindet. Auf diese Weise wird eine Dislokation der magnetischen Domäne in dem Legierungskörper verhindert und ein Permanentmagnet mit sowohl einer ultrahohen Koerzitivkraft und einem sehr hohen maximalen Energieprodukt ausgebildet.(B) After quenching the above step (A) the alloy body at 450 to 800 ° C and preferably 550 to 750 ° C for 1 minute to 500 hours and preferably reheated for 5 minutes to 100 hours, under Formation of local tensions in the solid solution, which is the initial stage of the transformation from the disordered gamma phase to the ordered lattice of the gamma 1 phase mean, this transformation in the high temperature takes place. In this way, one Dislocation of the magnetic domain in the alloy body prevented and a permanent magnet with both one ultra high coercive force and a very high maximum Energy product trained.

(C) Alternativ kann man nach dem Abschrecken in der Stufe (A) eine plastische Bearbeitung mit einem Reduktionsverhältnis von größer als 80% an dem Legierungskörper durchführen, z. B. durch Drahtziehen oder durch Walzen.(C) Alternatively, after quenching in the Step (A) is a plastic treatment with a Reduction ratio of greater than 80% on that Perform alloy body, e.g. B. by wire drawing or by rolling.

(D) Nach der plastischen Verarbeitung in Stufe (C) wird der Legierungskörper getempert, indem man das Wiedererhitzen gemäß der obigen Stufe (B) durchführt. Bei diesem Tempern bewirken die internen Spannungen, die während der plastischen Verarbeitung in der obigen Stufe (C) ausgebildet wurden, die Ausbildung geeigneter lokaler Spannungen und von kristallinen Aggregatstrukturen im Laufe der Transformation in die gamma 1-Phase. Dadurch wird die Tendenz in Richtung zur rechtwinkligen, magnetischen Hysteresis-Kurve erhöht und ergibt einen Permanentmagneten mit ausgezeichneten magnetischen Eigenschaften. (D) After plastic processing in step (C) the alloy body is annealed by the Reheat according to step (B) above. At this tempering causes the internal tensions that during plastic processing in the above stage (C) have been trained, training appropriate local Tensions and of crystalline aggregate structures in the course the transformation into the gamma 1 phase. This will make the Tendency towards right-angled, magnetic Hysteresis curve increases and results in a permanent magnet with excellent magnetic properties.  

Nachfolgend werden die Gründe, warum die Zusammensetzung der Legierung in der vorerwähnten Art ausgewählt worden ist, erläutert:Below are the reasons why the composition of the alloy has been selected in the aforementioned manner is explained:

Fe: 48 bis 66,9 Atom-%Fe: 48 to 66.9 atomic%

Grundsätzlich werden durch die vorliegende Erfindung die magnetischen Eigenschaften einer binären Fe-Pt-Legierung mit einem gleichen Atomanteil durch Erhöhen des Eisengehaltes verbessert. Beträgt der Eisengehalt weniger als 48 Atom-%, dann nähert sich das Verhältnis von Fe und Pt in der Legierungszusammensetzung, ausgedrückt durch Atom-%, 50 : 50, und die magnetischen Eigenschaften der Legierung werden schlecht. Wenn andererseits der Eisengehalt 66,9 Atom-% übersteigt, dann neigt die Legierung dazu, ihre magnetischen Eigenschaften zu verlieren. Deshalb wurde ein Anteil von 48 bis 66,9 Atom-% Eisen gewählt.Basically, the present invention magnetic properties of a binary Fe-Pt alloy with an equal atomic proportion by increasing the iron content improved. If the iron content is less than 48 atomic%, then the ratio of Fe and Pt in the Alloy composition, expressed by atomic%, 50:50, and the magnetic properties of the alloy bad. On the other hand, if the iron content is 66.9 atomic% then the alloy tends to be its magnetic Properties to lose. Therefore a share of 48 to 66.9 atomic% iron selected.

Pt: 33 bis 47 Atom-%Pt: 33 to 47 atomic%

Beträgt der Platingehalt weniger als 33 Atom-%, so verliert die Legierung ihre magnetischen Eigenschaften. Wenn andererseits der Platingehalt 47 Atom-% übersteigt, dann nähert sich das Verhältnis von Fe und Pt in der Legierungs-Zusammensetzung, ausgedrückt als Atom-%, 50 : 50, und die magnetischen Eigenschaften der Legierung verschlechtern sich. Deshalb wurden 33 bis 47 Atom-% Pt gewählt.If the platinum content is less than 33 atomic%, it loses the alloy has its magnetic properties. If on the other hand the platinum content exceeds 47 atomic%, then approaches the ratio of Fe and Pt in the alloy composition, expressed as atomic%, 50:50, and the magnetic Properties of the alloy deteriorate. That's why 33 to 47 atomic% Pt were selected.

Nb: 0,1 bis 10 Atom-%Nb: 0.1 to 10 atomic%

Niob verbessert die Reproduzierbarkeit der magnetischen Eigenschaften. Beträgt der Niob-Gehalt weniger als 0,1 Atom-%, dann kann man die gewünschte Reproduzierbarkeit nicht erzielen. Übersteigt andererseits der Niob-Gehalt 10 Atom-%, dann verschlechtern sich die magnetischen Eigenschaften der Legierung. Deshalb wurden 0,1 bis 10 Atom-% Nb gewählt.Niobium improves the reproducibility of the magnetic  Properties. If the niobium content is less than 0.1 atomic%, then you can get the desired reproducibility do not achieve. On the other hand, the niobium content exceeds 10 atomic%, then the magnetic deteriorate Properties of the alloy. Therefore, 0.1 to 10 atomic% Nb chosen.

Vorzugsweise beträgt der Gehalt an Platin 34 bis 43 Atom-% und der Gehalt an Niob 0,3 bis 5 Atom-%.The platinum content is preferably 34 to 43 atomic%. and the niobium content 0.3 to 5 atomic%.

Die Bedingungen für das Homogenisierungsglühen gemäß der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend erläutert.The conditions for homogenization annealing according to the present invention are as follows explained.

Bei der Temperatur für das Homogenisierungsglühen ist zu berücksichtigen, daß der Ordnungs-Unordnungs-Transformationspunkt der Legierung mit der erfindungsgemäßen Zusammensetzung 800 bis 900°C beträgt, in Abhängigkeit von der Zusammensetzung, und daß der Schmelzpunkt etwa 1550°C beträgt. Liegt die Temperatur für das Homogenisierungsglühen unterhalb 900°C, dann bleibt die gamma 1-Phase des geordneten Gitters erhalten, und man erhält nicht die einzelne gamma-Phase des ungeordneten Gitters. Wenn andererseits die Behandlungstemperatur oberhalb 1400°C, also in der Nähe des Schmelzpunktes, liegt, schmilzt die Legierung. Deshalb wird der Bereich von 900 bis 1400°C für das Homogenisierungsglühen gewählt.At the temperature for the homogenization annealing it must be taken into account that the Order-disorder transformation point of the alloy with the composition according to the invention is 800 to 900 ° C, depending on the composition and that the Melting point is about 1550 ° C. Is the temperature for homogenization annealing below 900 ° C, then the gamma 1 phase of the ordered grid remains get, and you don't get the single gamma phase of disordered grid. On the other hand, if the treatment temperature is above 1400 ° C, i.e. close to the melting point, melts the alloy. Therefore the range of 900 to 1400 ° C for homogenization annealing chosen.

Beträgt die Dauer des Homogenisierungsglühens weniger als 1 Minute, dann erzielt man eine befriedigende Homogenität nicht, selbst wenn die Temperatur der Behandlung 1400°C beträgt. Andererseits ergibt eine 10stündige Homogenisierungs-Wärmebehandlung eine ausreichende Homogenität, selbst wenn die Behandlungstemperatur 900°C beträgt, so daß eine Behandlung, die länger als 10 Stunden dauert, keine sinnvolle Verbesserung mehr ergibt. Aus diesem Grund wird eine Dauer von 1 Minute bis zu 10 Stunden für die Homogenisierungs-Wärmebehandlung gewählt.Is the duration of the homogenization annealing less than 1 minute, then you get a satisfactory one  Homogeneity does not exist even when the temperature of the treatment Is 1400 ° C. On the other hand, it gives a 10 hour Homogenization heat treatment adequate Homogeneity even when the treatment temperature is 900 ° C is, so treatment lasting longer than 10 hours takes no more meaningful improvement. For this The reason is a duration of 1 minute to 10 hours for the homogenization heat treatment selected.

Hinsichtlich der Abkühlgeschwindigkeit von der hohen Temperatur der Homogenisierungsglühens gilt: je schneller um so besser. Ist die Kühlgeschwindigkeit weniger als 30°C/Min., dann neigen die dispergierten, feinen Niederschläge der gamma 1-Phase des geordneten Gitters dazu, zu sehr großen gamma 1-Phasenkristallen zu wachsen und behindern die Verbesserung der magnetischen Eigenschaften. Die obere Grenze für die Kühlgeschwindigkeit wird mit 200°C/Sek. angegeben, weil dies ungefähr die technische Grenze für das Abschrecken beinhaltet und man keine Verbesserung erwarten kann, wenn man noch schneller als diese obere Grenze abkühlt. Deshalb wird die Kühlgeschwindigkeit mit 30°C/Min. bis 2000°C/Sek. für das Abkühlen von der hohen Temperatur des Homogenisierungsglühens gewählt.Regarding the cooling rate from the high Homogenization annealing temperature applies: the faster the better. Is the cooling rate less than 30 ° C / min., then the dispersed, fine precipitation of the gamma 1 phase of the ordered lattice to grow into very large gamma 1 phase crystals and hinder the improvement of magnetic properties. The upper limit for the cooling rate is with 200 ° C / sec. stated because this is roughly the technical Limit on quenching involves and you get no improvement can expect if you go even faster than this top one Border cools down. That is why the cooling speed is too 30 ° C / min. up to 2000 ° C / sec. for cooling off the high Homogenization annealing temperature chosen.

Nachfolgend werden die Bedingungen für das Wiedererhitzen zum Tempern nach dem Abschrecken beschrieben. Liegt die Wiedererhitzungstemperatur unterhalb 450°C, dann wird die Wiedererhitzungszeit, die erforderlich ist, um die gewünschte Temperwirkung zu erzielen, zu lang, d. h. sie beträgt mehr als 500 Stunden. Ein derart langes Erhitzen ist unwirtschaftlich, und irgendeine sinnvolle Verbesserung der magnetischen Eigenschaften kann dabei nicht erwartet werden. Liegt andererseits die Wiedererhitzungstemperatur bei mehr als 800°C, dann besteht eine Neigung, daß sich ein geordnetes Gitter ausbildet, und dadurch werden schlechtere magnetische Eigenschaften ausgebildet. Deshalb wird ein Bereich von 450 bis 800°C für das Tempern gewählt. Ein besonders bevorzugter Bereich ist dabei 550 bis 750°C.The following are the conditions for reheating described for tempering after quenching. Is that Reheat temperature below 450 ° C, then the Reheat time required to get the desired one To achieve tempering effect, too long, d. H. it is more than 500 hours. Such a long heating is uneconomical,  and any meaningful improvement in magnetic Properties cannot be expected. Lies on the other hand the reheating temperature at more than 800 ° C, then there is a tendency for an ordered lattice forms, and this makes poorer magnetic Properties trained. Therefore, a range of 450 to 800 ° C selected for annealing. A special one the preferred range is 550 to 750 ° C.

Beträgt das Wiedererhitzen weniger als 1 Minute, dann kann man eine ausreichende Temperatur zur Verbesserung der magnetischen Eigenschaften auch dann nicht erzielen, wenn die Temperatur des Wiedererhitzens 800°C beträgt. Andererseits besteht bei einem Wiedererhitzen von länger als 500 Stunden die Neigung, daß sich die Ausbildung eines geordneten Gitters beschleunigt, wodurch die Verbesserung der magnetischen Eigenschaften behindert wird. Deshalb wählt man eine Dauer von 1 Minute bis 500 Stunden für das Wiedererhitzen bei der Temperaturbehandlung.If the reheating is less than 1 minute, then a sufficient temperature to improve the magnetic properties even if the temperature of the reheating is 800 ° C. On the other hand persists when reheated for more than 500 hours the tendency that the formation of an orderly Grid accelerates, improving magnetic Properties is hindered. That's why you choose a duration from 1 minute to 500 hours for reheating the temperature treatment.

Wird eine plastische Verarbeitung, wie das Drahtziehen oder das Walzen, vor dem Tempern durchgeführt und beträgt das Reduktionsverhältnis weniger als 80%, dann sind die internen Spannungen, die man bei einer derartigen plastischen Verarbeitung erwarten kann, zu gering, um die magnetischen Eigenschaften zu verbessern. Deshalb wird das Reduktionsverhältnis bei der plastischen Verarbeitung auf mehr als 80% gewählt.Will plastic processing, such as wire drawing or rolling, carried out before annealing and this is Reduction ratio less than 80%, then the internal stresses that are associated with such a plastic Processing can be expected to be too low to the magnetic To improve properties. Therefore the reduction ratio chosen for the plastic processing to more than 80%.

Das Abkühlen am Ende des Wiedererhitzens zum Tempern kann entweder schnell oder langsam erfolgen, wobei aber ein schnelles Abkühlen bevorzugt wird.The cooling at the end of the reheating for annealing can done either quickly or slowly, but being a fast one  Cooling is preferred.

Zum besseren Verständnis wird auf die beiliegenden Figuren verwiesen. Es zeigtFor better understanding, see the attached figures referred. It shows

Fig. 1 eine graphische Darstellung, in welcher die Beziehung zwischen der Wiedererhitzungstemperatur und den magnetischen Eigenschaften für drei Arten von Legierungen, enthaltend 37 bis 40 Atom-% Platin und 0,5 Atom-% Niob gezeigt wird; Fig. 1 is a graph in which the relation between the reheating temperature and the magnetic properties of three types of alloys, containing 37 to 40 atomic% of platinum and 0.5 atomic% of niobium is shown;

Fig. 2 eine graphische Darstellung, in welcher die Beziehung zwischen den Wiedererhitzungsbedingungen, d. h. der Temperatur und der Dauer und den magnetischen Eigenschaften für die Probe Nr. 8 einer erfindungsgemäßen Verbindung gezeigt wird, wobei diese Probe ein typisches Beispiel für eine erfindungsgemäße Verbindung ist und 39,5 Atom-% Platin und 0,5 Atom-% Niob enthält; FIG. 2 is a graph showing the relationship between the reheating conditions, that is, the temperature and the duration and the magnetic properties for the sample No. 8 of a compound of the invention, which sample is a typical example of a compound of the invention, and FIG. 39 , 5 atomic% platinum and 0.5 atomic% niobium;

Fig. 3, 4 und 5 Diagramme und zeigen die Beziehung zwischen der Zusammensetzung und den magnetischen Eigenschaften der erfindungsgemäßen Fe-Pt-Nb-ternären Legierungen; Fig. 3, 4 and 5 diagrams showing the relationship between the composition and magnetic properties of the Fe-Pt-Nb ternary alloys according to the invention;

Fig. 6 eine Demagnetisierungskurve der vorerwähnten Probe Nr. 8 der Legierung gemäß der Erfindung nach dem Tempern unter den Bedingungen (a) gemäß Tabelle 1, die nachfolgend beschrieben wird; und Fig. 6 is a demagnetization curve of the abovementioned sample No. 8 of the alloy according to the invention after the annealing under the condition (a) shown in Table 1, which will be described below. and

Fig. 7 ein Legierungs-Zusammensetzungs-Diagramm, in welchem der Bereich der Legierungs-Zusammensetzung gemäß der Erfindung schattiert dargestellt ist. Fig. 7 shows an alloy composition diagram in which the range of the alloy composition of the invention is shown shaded in accordance with.

Nachfolgend werden bevorzugte Ausführungsformen gezeigt.Preferred embodiments are shown below.

Proben von Legierungen mit der Zusammensetzung gemäß Tabelle 1 wurden in der nachfolgenden Weise unter Verwendung von Elektrolyteisen mit einer Reinheit von 99,9% Platin und Niob hergestellt. 10 g der Ausgangsmaterialien insgesamt mit der gewünschten Zusammensetzung wurden abgemessen und in ein Aluminiumoxid-Tamman-Rohr eingegeben und die Materialien wurden in einem Tamman-Ofen erschmolzen, wobei man Argongas hindurchleitete. Die Schmelze wurde gründlich gerührt unter Ausbildung einer homogenen geschmolzenen Legierung, und die Legierungsschmelze wurde in ein Quarzrohr mit einem Durchmesser von 2,0 bis 3,8 mm angesaugt unter Ausbildung eines runden Legierungsstabes. In gleicher Weise wurden runde Legierungsstäbe für unterschiedliche Legierungs-Zusammensetzungen, wie sie in Tabelle 1 gezeigt werden, hergestellt. Die Proben für die verschiedenen Legierungen erhielt man, indem man die runden Legierungsstäbe in einer Länge von 25 mm schnitt.Samples of alloys with the composition according to Table 1 was in the following manner Use of electrolyte iron with a purity of 99.9% platinum and niobium manufactured. 10 g of the starting materials overall with the desired composition measured and placed in an alumina Tamman tube and the materials were melted in a Tamman furnace, whereby argon gas was passed through. The melt was thoroughly stirred to form a homogeneous molten alloy, and the alloy melt was in a quartz tube with a diameter of 2.0 to 3.8 mm sucked in to form a round alloy rod. In the same way, round alloy rods for different alloy compositions, like them shown in Table 1. The samples for  the different alloys were obtained by using the cut round alloy rods with a length of 25 mm.

Die Proben wurden durch Erhitzen auf 900 bis 1400°C während 1 Stunde homogenisiert, und die homogenisierten Proben wurden entweder mit Wasser oder durch Abkühlen an der Luft abgeschreckt. Einige der Proben wurden geprüft nach dem Abschrecken aber ohne Tempern, während andere Proben unter den in Tabelle 1 angegebenen Bedingungen getempert wurden, bevor die Prüfung erfolgte.The samples were heated by heating at 900 to 1400 ° C during Homogenized for 1 hour, and the homogenized samples were either with water or by air cooling deterred. Some of the samples were tested after the Quenching but without tempering while other samples annealed under the conditions given in Table 1 before the test was done.

Die so behandelten Proben wurden auf ihre magnetischen Eigenschaften untersucht. Die Proben 2, 3 und 14 gemäß Tabelle 1 wurden zu Drähten nach dem Abschrecken gezogen und wurden dann getempert und geprüft. Die Ergebnisse der Prüfung werden ebenfalls in Tabelle 1 gezeigt. The samples treated in this way were magnetic Properties examined. Samples 2, 3 and 14 according to Table 1 was drawn into wires after quenching and were then annealed and tested. The results of the Exams are also shown in Table 1.  

Tabelle 1 Table 1

Aus Tabelle 1 geht hervor, daß die Proben mit der erfindungsgemäßen Zusammensetzung, die unter den Bedingungen der Erfindung behandelt wurden, eine ultrahohe Koerzitivkraft, eine hohe restliche magnetische Flußdichte und ein sehr großes maximales Energieprodukt aufweisen.Table 1 shows that the samples with the composition according to the invention, under the conditions treated the invention, an ultra-high Coercive force, a high residual magnetic flux density and have a very large maximum energy product.

Fig. 1 zeigt die Wirkung des Temperns auf die magnetischen Eigenschaften für drei Proben mit unterschiedlicher Legierungs-Zusammensetzung: Probe Nr. 3 (Fe-37 Pt-0,5 Nb), Nr. 6 (Fe-38,5 Pt-0,5 Nb) und Nr. 9 (Fe-40 Pt-0,5 Nb). Diese drei Proben wurden alle die gleiche Zeit, nämlich 2 Stunden, bei unterschiedlichen Temperaturen im Bereich von 500 bis 750°C getempert. Aus der Figur geht hervor, daß die Tempertemperatur zur Erzielung einer hohen Koerzitivkraft je nach der Legierungs-Zusammensetzung variierte. Im Falle der Proben Nr. 6 und 9, die Platingehalte von 38,5 Atom-% bzw. 40 Atom-% aufwiesen, ergab das Abschrecken alleine schon eine recht gute Koerzitivkraft, wobei durch das Tempern eine weitere Verbesserung der Koerzitivkraft erzielt wurde. Fig. 1 shows the effect of annealing on the magnetic properties for three samples with different alloy composition: Sample No. 3 (Fe-37 Pt-0.5 Nb), No. 6 (Fe-38.5 Pt-0,.. 5 Nb) and No. 9 (Fe-40 Pt-0.5 Nb). These three samples were all annealed at the same time, namely 2 hours, at different temperatures in the range from 500 to 750 ° C. From the figure it can be seen that the annealing temperature varied to achieve a high coercive force depending on the alloy composition. In the case of Sample Nos. 6 and 9, which had platinum contents of 38.5 atom% and 40 atom%, respectively, the quenching alone gave a quite good coercive force, with annealing achieving a further improvement in the coercive force.

Aus Tabelle 1 und Fig. 2 geht hervor, daß von den geprüften Proben die Probe Nr. 8 (Fe-39,5 Pt-0,5 Nb) das größte maximale Energieprodukt aufwies. Die Erfinder stellten fest, daß die Probe Nr. 8 ein extrem großes maximales Energieprodukt von 26 KJ · m-3 beim Abkühlen auf eine sehr niedrige Temperatur (-196°C) unter Verwendung von flüssigem Stickstoff aufwies. From Table 1 and Fig. 2 it can be seen that of the tested samples, sample No. 8 (Fe-39.5 Pt-0.5 Nb) had the largest maximum energy product. The inventors found that Sample No. 8 had an extremely large maximum energy product of 26 KJ · m -3 when cooled to a very low temperature (-196 ° C) using liquid nitrogen.

Es bleibt festzuhalten, daß eine plastische Verarbeitung bei den erfindungsgemäßen Legierungen möglich ist. Die Versuche zeigten, daß Permanentmagneten, die durch plastische Verarbeitung ausgebildet wurden, bessere magnetische Eigenschaften aufwiesen als solche, bei denen keine plastische Verarbeitung stattfindet.It should be noted that plastic processing is possible with the alloys according to the invention. The Experiments have shown that permanent magnets that pass through plastic processing have been trained, better exhibited magnetic properties as such, at where there is no plastic processing.

Fig. 2 zeigt die Beziehung zwischen den magnetischen Eigenschaften und den Bedingungen beim Tempern bei konstanter Temperatur, d. h. der Erhitzungstemperatur und der Dauer, für die Probe Nr. 8 (Fe-39,5 Pt-0,5 Nb), die eine typische erfindungsgemäße Legierung darstellt. Bei dieser Probe ist, wenn die Temperatur beim Tempern niedrig ist, eine lange Dauer der Erhitzungsbehandlung erforderlich, um gute magnetische Eigenschaften zu erzielen. Fig. 2 shows the relationship between the magnetic properties and the conditions of constant temperature annealing, that is, the heating temperature and the duration, for the sample No. 8 (Fe-39.5 Pt-0.5 Nb), which is a typical of the present invention Represents alloy. In this sample, when the temperature of annealing is low, a long period of the heating treatment is required to obtain good magnetic properties.

Fig. 3 zeigt die Beziehung zwischen den Zusammensetzungen der Fe-Pt-Nb-ternären Legierungen und den Koerzitivkräften. Fig. 4 zeigt die Beziehung zwischen den Zusammensetzungen der Fe-Pt-Nb-ternären Legierungen und deren restlichen magnetischen Flußdichten. Fig. 5 zeigt die Beziehung zwischen den Zusammensetzungen der Fe-Pt-Nb-ternären Legierungen und deren maximalen Energieprodukten. Fig. 3 shows the relationship between the compositions of the Fe-Pt-Nb ternary alloys and the coercive forces. Fig. 4 shows the relationship between the compositions of the Fe-Pt-Nb ternary alloys and their residual magnetic flux densities. Fig. 5 shows the relationship between the compositions of the Fe-Pt-Nb ternary alloys and their maximum energy products.

Fig. 6 zeigt die Entmagnetisierungskurve für die Probe Nr. 8 (Fe-39,5 Pt-0,5 Nb), die eine hohe restliche magnetische Flußdichte und Koerzitivkraft aufwies und deren maximales Energieprodukt das größte aller geprüften Proben war. Die Legierung Nr. 8 war leicht zu bearbeiten, und es wurde festgestellt, daß sie geeignet für sowohl kleine Magneten mit komplizierter Form ist als auch für Magneten, die bei einer Temperatur, die erheblich unterhalb Raumtemperatur liegt, geeignet ist. Figure 6 shows the demagnetization curve for Sample No. 8 (Fe-39.5 Pt-0.5 Nb), which had a high residual magnetic flux density and coercive force and whose maximum energy product was the largest of all tested samples. Alloy # 8 was easy to work with and was found to be suitable for both small magnets of complex shapes and magnets that are suitable at a temperature well below room temperature.

Die schattierte Fläche der Fig. 7 umreißt die Zusammensetzung der Legierung für die Permanentmagneten gemäß der Erfindung.The shaded area of FIG. 7 outlines the composition of the alloy for the permanent magnets according to the invention.

Claims (5)

1. Permanentmagnet aus einer Platin und Eisen enthaltenden Legierung mit hoher Koerzitivkraft und hohem maximalen Energieprodukt, wobei die Kristallstruktur entweder eine unvollständige γ₁-Phase vom flächenzentrierten tetrago­ nalen Typ oder ein Zweiphasensystem mit einer homogenen Dispersion der flächenzentrierten tetragonalen γ₁-Phase in einer Matrix der flächenzentrierten kubischen γ-Phase ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Legierung aus 48 bis 66,9 Atom-% Eisen, 33 bis 47 Atom-% Platin, 0,1 bis 10 Atom-% Niob und weniger als 0,5 Atom-% Verunreinigun­ gen besteht.1. Permanent magnet made of a platinum and iron-containing alloy with a high coercive force and a high maximum energy product, the crystal structure being either an incomplete γ₁ phase of the face-centered tetragonal type or a two-phase system with a homogeneous dispersion of the face-centered tetragonal γ₁ phase in a face-centered matrix cubic γ phase, characterized in that the alloy consists of 48 to 66.9 atomic% iron, 33 to 47 atomic% platinum, 0.1 to 10 atomic% niobium and less than 0.5 atomic% impurity gene exists. 2. Verfahren zur Herstellung eines Permanentmagneten nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch
  • a) eine Homogenisierungsglühung der Legierung bei 900 bis 1400°C wähend 1 Minute bis 10 Stunden,
  • b) ein schnelles Abschrecken der Legierung mit 30°C/min bis 2000°C/sec,
  • c) ein Wiedererhitzen der Legierung auf 450 bis 800°C während 1 Minute bis 500 Stunden und
  • d) ein abschließendes Abkühlen.
2. A method for producing a permanent magnet according to claim 1, characterized by
  • a) a homogenization annealing of the alloy at 900 to 1400 ° C. for 1 minute to 10 hours,
  • b) rapid quenching of the alloy at 30 ° C / min to 2000 ° C / sec,
  • c) reheating the alloy at 450 to 800 ° C for 1 minute to 500 hours and
  • d) a final cooling.
3. Verfahren nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch
  • b1) eine plastische Bearbeitung der Legierung mit einem Reduktionsverhältnis von mehr als 80%, wobei dieser zusätzliche Verfahrensschritt zwischen dem Abschrecken (b) und dem Wiedererhitzen (c) der Legierung er­ folgt.
3. The method according to claim 2, characterized by
  • b1) plastic processing of the alloy with a reduction ratio of more than 80%, this additional process step between quenching (b) and reheating (c) of the alloy.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die plastische Bearbeitung durch Drahtziehen oder Walzen erfolgt.4. The method according to claim 3, characterized in that plastic processing by wire drawing or rolling he follows. 5. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Wiedererhitzen nach Verfahrensschritt (c) bei 550 bis 750°C erfolgt.5. The method according to claim 2, characterized in that reheating after process step (c) at 550 to 750 ° C takes place.
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